基于回归分析理论的点焊质量监测模型

以动态电阻与接头质量参数之间关系为例,用线性回归分析技术,系统地研究了点焊加热过程中的监测信息与点焊接头质量参数之间的一元和多元回归模型关系。结果表明：（1）各种回归模型总体线性关系经统计检验均为高显著,可以用于点焊接头质量监测;（2）一元回归模型的决定系数仅为0．15－0．33,多元回归模型的决定系数则可以提高到0．59－0．79,说明发展多参量综合监测技术是提高点焊质量监控精度的有效途径;（3）点焊过程监测信息与质量参数之间关系也含有较大的非线性,用线性模型去描述这样的关系导致模型误差的增加。     

减小点焊质量神经网络监测模型误差的措施

点焊过程监测信息与质量参数之间关系也含有较大的非线性,用线性模型去描述这样的关系将导致模型误差的增加。为了更好地描述点焊过程监测信息与质量参数之间的复杂关系,文中将神经网络理论用于点焊过程模型化。在建立点焊质量神经网络监测模型的过程中,发现,训练过程中的“假饱和”现象是减小网络模型误差的主要障碍。为此,分析了各种减小网络模型误差的可能途径,提出了相应的改善措施,并通过试验证明,所提出的观点是正确的、措施是行之有效的。     

Study on parameters optimization in resistance spot welding of stainless steel with rectangular electrodes

By means of the quadratic regression orthogonal combination design, a mathematical model of the relationship between the quality of spot welds and the welding parameters, including welding current, welding time and electrode force, is established.The influences of welding parameters on long-axis dimension of the nugget and shearing resistance of spot welds are studied and the welding parameters are optimized. The results show that the regression equation obtained can realize the accurate prediction of long-axis dimension of the nugget and shearing resistance of spot welds.     

非等厚异种钢电阻点焊熔核成形的多元非线性回归模型

利用多元非线性回归正交组合的方法进行试验设计,分析两种厚度不一的异种钢板电阻点焊工艺.试验将表征非等厚异种钢材料电阻点焊熔核形状的熔核直径、熔核偏移,作为考察指标,将焊接脉冲电流、电极压力、焊接时间、热处理脉冲电流4个工艺参数,以及各参数之间的交互作用作为影响指标的因素,得到可预测熔核形状参数的回归数学模型.结果表明,优化的回归数学模型可实现该类非等厚异种钢电阻点焊接头熔核成形的较为有效的预测.在模型的基础上分析各工艺参数及各交互作用对焊点质量的影响规律,可进而对该类材料电阻点焊工艺参数进行优化设计.     

On-line evaluating on quality of mild steel joints in resistance spot welding

A method was developed to realize quality evaluation on every weld-spot in resistance spot welding based on information processing of artificial intelligent. Firstly, the signals of welding current and welding voltage, as information source, were synchronously collected. Input power and dynamic resistance were selected as monitoring waveforms. Eight characteristic parameters relating to weld quality were extracted from the monitoring waveforms. Secondly, tensile-shear strength of the spot-welded joint was employed as evaluating target of weld quality. Through correlation analysis between every two parameters of characteristic vector, five characteristic parameters were reasonably selected to found a mapping model of weld quality estimation. At last, the model was realized by means of the algorithms of Radial Basic Function neural network and sample matrixes. The results showed validations by a satisfaction in evaluating weld quality of mild steel joint on-line in spot welding process.     

基于无线局域网的点焊质量监测系统

设计了基于Zig Bee网络的电阻点焊无线监测系统,重点介绍系统的软、硬件构成、无线网络的拓扑结构以及系统的工作流程。无线监测系统主要由下位机监测模块、Zig Bee无线通信模块以及监测中心三部分构成,无线局域网采用网状拓扑结构。系统通过多参数监测焊接车间每台焊机的焊接过程,充分利用各参数所包含的质量信息,建立能够反映焊接质量的数学评估模型,实现了电阻点焊焊接质量的在线评估,并通过动态电阻特性曲线来表示评估结果。系统运行结果表明,Zig Bee无线网络抗干扰能力强,信号传输稳定,系统整体响应速度快,完全可以达到电阻点焊过程网络化实时监测的目的。     

基于焊点表面图像处理的点焊质量监测

以采集的电阻点焊接头表面的数字图像作为信息源,探索了一种新的点焊质量无损监测方法.首先,通过图像特征分析,焊点表面图像被划分为4个环形特征区域,提取环形特征区域面积作为表征焊点质量的特征参数.其次,根据特征区域面积与焊点抗剪强度的相关性分析结果,选择了相关性显著的3个特征参数作为输入向量,焊点抗剪强度作为输出向量,建立了点焊质量的RBF神经网络监测模型.仿真分析和验证结果表明,基于焊点表面图像特征信息处理监测点焊质量的方法是可行的.     

多参数点焊质量的偏最小二乘综合评价方法

将一种新型的统计回归方法--偏最小二乘(PLS,partial least square)方法用于点焊质量的多参数监测与分析中.借助于提取主元的思想,利用PLS方法对于点焊参数和焊接质量之间的相关信息进行筛选和综合,讨论和分析了点焊参数的各种数据信息.在此基础上,建立了点焊质量多参数综合评价模型.结果表明,该方法可以有效解决点焊质量综合评价模型中点焊参数存在的高维及多重相关性问题,建立的综合评价模型具有良好的评估能力.     

镀锌钢板电阻点焊的多元非线性回归模型

为了研究用于家用轿车车身制造的镀锌钢板电阻点焊工艺,采用多元非线性回归正交组合的方法设计试验.试验将电阻点焊熔核形状参数和焊接接头抗剪强度作为考察指标,将焊接电流、电极压力、通电时间、预热电流四个参数,以及各参数之间的交互作用作为影响指标的考察因素,得到可预测熔核形状和焊接接头力学性能的四元二次回归数学模型,并通过方差分析对模型进行优化.结果表明,优化的回归数学模型可实现焊接接头熔核成形及力学性能较为准确的预测.在模型的基础上研究各参数及各交互作用对焊点质量的影响规律,从而可实现电阻点焊工艺参数的优化设计.     

点焊质量监控技术的发展与现状

根据控制目标的不同，将已有的点焊质量监控方法分为四类。通过对各类方法进行详细分析，认为发展多参量综合监测技术是提高点焊质量监督控精度的有效途径。其中，如何充分利用监测信息，采用合理的建模手段，建立合理的多元非线性监测模型，并使监测模型能够在较宽条件内提供准确、可靠的点焊质量信息，则是发展多参量综合监控技术的关键。利用神经元网络理论和模糊逻辑理论，可望解决点焊质量控制领域中许多长期以来难以解决的问题，有利于实现真正的点焊质量直接控制。     

基于嵌入式系统的电阻点焊飞溅信息在线判读

钢材的电阻点焊过程中,动态电阻的变化表征了丰富的焊接质量信息.采用嵌入式系统实时监测焊接过程动态电阻的变化有利于提高对焊接质量的认识.设计了嵌入式监测系统,系统同时监测焊接电流、电极间压力和电极间的电压、电极位移信号.分析了双相钢DP600焊接过程中的动态电阻变化与焊点熔核之间的关系,并阐明用焊点两端的电压信号替代动态...     

交流电阻点焊计算机监控系统

针对电阻点焊质量保证体系现状，研制了以工控机等硬件为基础，采用多种传感器全面监测焊接过程，获得表征焊接过程和质量的特征信息，以此构建了径向基函数神经网络质量评估等多种评判算法，实现对每一焊点进行监测和质量信息化的计算机软硬件系统。试验表明，该系统基于可视化界面，方便直观地实现了工艺参数的优化、过程的监测和诊断，以及焊点质量在线评估等功能，对焊点质量的在线评估准确率达到98．6％。     

获得多种波形点焊焊接电流的新方法——微型机在电阻焊过程控制上的应用

本文研究了一种采用微型计算机控制电阻点焊过程的新型控制装置。采用这种装置可以获得精确可靠的、各种波形的焊接电流,以适应各种材料的、不同厚度的电阻点焊。焊接电流可以在每个周波内任意调节,为实现电阻点焊质量监控创造了条件.     

Artificial neural networks applied to spot welding process modeling

Artificial neural networks have been studied for applicability for modeling of spot welding process. Some basic concepts relating to neural networks are explained as well as how they can be used to model welding quality parameters in terms of the welding process parameter. The performance of the neural networks for modeling is presented and evaluated using actual welding data. It is concluded that neural network modeling is a good means of estimating spot welding quality on-line.     

一种先进热冲压钢的电阻点焊工艺多元非线性回归设计

采用多元非线性回归正交组合设计了试验方案,研究了点焊工艺参数对一种先进热冲压钢焊接接头质量的影响.将点焊接头抗剪切强度与点焊熔核直径作为影响接头质量的主要考察指标.以电极力、焊接电流及焊接时间作为工艺参数,并分析三者之间的相互制约关系.通过正交理论设计了9组试验,根据回归设计理论,建立三元二次非线性回归方程并进行了剩余标准差计算.结果表明,回归模型能够实现对点焊接头抗将剪切强度与点焊熔核直径的有效预测.绘制了其三维视图,在模型的基础上研究点焊工艺参数对焊缝质量的影响规律.     

DRC法点焊质量信息的精确化(1)

采用动态电流滞后角作为质量信息监控电阻点焊熔核质量时,在热量大幅度调节过程中必然伴生明显的电噪声.该噪声若不能实时有效地剔除,就会混同为熔核生长的质量信息.这不仅会严重影响监控系统反馈控制的动态品质,还会直接影响最终的熔核质量.基于线性热量控制原理创建的孪生函数以及据此建立的孪生函数表,为实时剔除点焊熔核生长期质量信息中的电噪声奠定了理论基础.     

博世UIR技术在汽车高强钢电阻点焊上的应用

根据高强钢板的物理特性,介绍高强钢板电阻点焊的难点,通过优化焊接参数,如增大焊接压力、延长焊接时间、减小焊接电流、增加焊前预热、减小修磨间隔点等可以有效消除高强钢点焊过程中的焊点毛刺、焊点裂纹和熔核缩孔等缺陷。简述博世UIR系统的动态电阻检测原理、恒功率补偿原理和焊点质量监控原理。采用UIR系统采集并建立焊点的标准动态电阻曲线,根据标准动态曲线对点焊过程进行能量补偿,有效弥补高强钢点焊常见的飞溅导致的能量损失,提高焊点质量。通过UIR系统监控功能有效保障焊点质量和点焊过程的稳定性,满足高强钢实际生产需要,并延长电极使用寿命。     

波动工况下点焊质量在线预测及模型解释

基于电阻点焊过程的多传感信号特征,面向多种板材组合建立焊点质量在线预测模型,研究了异常工况波动对四类机器学习回归模型的影响,分析了不同模型和输入变量对含异常工况试验数据集的适应性,并采用Shapley值、t-SNE等方法对波动工况下的模型性能进行解释.结果表明,高斯过程回归模型和电阻 + 力信号具有最佳的熔核直径预测性能,焊接电流、热输入能量和电极位移峰值特征对于波动工况具有良好普适性.此外,异常工况引起的信号特征分布差异会显著影响回归预测模型的泛化性能,应尽量减少训练集与数据集差异以提高焊点质量预测的准确性.     

低碳钢多层板点焊动态过程测试与分析

在电阻点焊生产过程中,时常会遇到不同层数的搭接点焊接头.由于多层板接头在实际点焊过程的焊材厚度发生了明显的变化,使得焊机二次回路中的阻抗大幅度波动.因而焊接热量也必然产生显著波动.若不能及时有效地实时调节焊接热量,熔核质量无法保证.通过对焊接热过程的动态测试与分析,探讨了3种不同机制监控方法对低碳钢多层数点焊的适应性,为生产企业选择准确的监控模式和进行有效的质量控制提供了科学依据.     

铝合金点焊位移信号时频域分析与质量判定

采用分布式多传感器同步采集系统实现了铝合金点焊质量实时监测.通过位移信号时频域分析发现,喷溅焊点位移信号在40～80 Hz 范围内,Butterworth带通滤波极差达 0.5 mm 左右;未熔合或未完全熔合焊点的位移信号极差比另外两类焊点低 1.0 mm 左右.利用上述明显特征信息可以实现点焊质量人工判定.由于位移信号信噪比高,特征提取算法简洁,进一步可实现机器在线判读.同时,利用统计分析,样本197个,在合格区内焊点正确判断率达97.6%.